WO2014054935A1 - System and method for the reconstruction of three-dimensional images of manufactured components of any size - Google Patents
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Abstract
The present invention relates to a system and method for the reconstruction of three-dimensional images of manufactured components of any size, from millimetric manufactured components to large-size manufactured components. The system includes the arrangement of a series of apparatus, namely a transportation means for a measuring instrument, an inspection zone, the manufactured component and an information-processing device, and the method for reconstructing the three-dimensional images of manufactured components of any size, from millimetric manufactured components to large-size manufactured components. In the second desirable embodiment, the manufactured component, the transportation means, the position and direction of projection of the light from the sensor or from a plurality of sensors may be fixed or movable.
Description
SISTEMA Y METODO PARA LA RECONSTRUCCION DE SYSTEM AND METHOD FOR THE RECONSTRUCTION OF
IMÁGENES TRIDIMENSIONALES DE PIEZAS DE MANUFACTURA THREE-DIMENSIONAL IMAGES OF MANUFACTURE PARTS
DE CUALQUIER TAMAÑO. OF ANY SIZE.
DESCRIPCIÓN DESCRIPTION
CAMPO DE LA INVENCIÓ FIELD OF THE INVENTION
Las modalidades descritas aquí se relacionan con el campo de sistemas y arreglos de medición caracterizados por el uso de medios ópticos más particularmente por la medición de puntos de coordenadas y específicamente caracterizado por un sistema que incluye una superficie firme que minimice la vibración, sobre dicha superficie firme estarían colocados una serie de aparatos, como son un medio de transportación para un instrumento de medición, una zona de inspección, la pieza de manufactura y un dispositivo de procesamiento de información y el método para reconstruir las imágenes tridimensionales de piezas de manufactura de cualquier tamaño, desde piezas de manufactura milimétricas hasta piezas de manufactura de gran tamaño. The modalities described here relate to the field of measurement systems and arrangements characterized by the use of optical means more particularly by the measurement of coordinate points and specifically characterized by a system that includes a firm surface that minimizes vibration, on said surface. firm would be placed a series of devices, such as a means of transportation for a measuring instrument, an inspection area, the manufacturing part and an information processing device and the method to reconstruct the three-dimensional images of manufacturing parts of any size, from millimeter manufacturing parts to large manufacturing parts.
ANTECEDENTES Actualmente existen sistemas, dispositivos y métodos conocido para la reconstrucción de un de imágenes tridimensionales, como la patente MX 294268
que describe un Sistema y método para medición tridimensional de la forma de objetos materiales, así como la patente EP 0929192 Bl que se refiere a un Método y aparato para procesamiento y grabación de imágenes, la patente US 6,078,616 sobre Métodos y aparatos para ocultar errores utilizando dominio temporal de estimación de vector de movimiento y la patente MX 276745 consistente en Análisis en tercera dimensión de bala y casquillo, que en todas incluye dispositivos como cámaras y lectores de diversos tipos, como de luz estructurada, pero en el caso de la patente de la presente solicitud no requiere de un dispositivo de transmisión de imágenes y el instrumento de medición que conforma el presente sistema es un instrumento de triangulación láser que permite el reconocimiento y reconstrucción. BACKGROUND There are currently known systems, devices and methods for the reconstruction of a three-dimensional image, such as the MX 294268 patent which describes a System and method for three-dimensional measurement of the shape of material objects, as well as EP 0929192 Bl which refers to a Method and apparatus for processing and recording images, US Patent 6,078,616 on Methods and apparatus for concealing errors using temporal domain of motion vector estimation and MX 276745 patent consisting of third-dimensional analysis of bullet and socket, which in all includes devices such as cameras and readers of various types, such as structured light, but in the case of the patent The present application does not require an image transmission device and the measuring instrument that forms the present system is a laser triangulation instrument that allows recognition and reconstruction.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
LA FIGURA 1 Ilustra del sistema donde se aprecian los elementos que lo integran, incluye la disposición de una serie de aparatos, como son un medio de transportación 100 para un instrumento de medición 101, una zona de inspección 102, la pieza de manufactura 103 y un dispositivo de procesamiento de información 104 y el método para reconstruir las imágenes tridimensionales figura 4 de piezas de manufactura 103 de cualquier tamaño, desde piezas de manufactura 103 milimétricas hasta piezas de manufactura 103 de gran tamaño. LA FIGURA 2 Es un diagrama de flujo del método para reconstruir las imágenes tridimensionales figura 4 de piezas de manufactura 103 de cualquier tamaño, desde
piezas de manufactura 103 milimétricas hasta piezas de manufactura 103 de gran tamaño. FIGURE 1 Illustrates the system where the elements that comprise it are appreciated, including the arrangement of a series of devices, such as a means of transportation 100 for a measuring instrument 101, an inspection area 102, the manufacturing part 103 and an information processing device 104 and the method for reconstructing the three-dimensional images figure 4 of manufacturing parts 103 of any size, from manufacturing parts 103 millimeters to large manufacturing parts 103. FIGURE 2 It is a flow chart of the method for reconstructing the three-dimensional images Figure 4 of manufacturing parts 103 of any size, from 103 millimeter manufacturing parts up to 103 large manufacturing parts.
LA FIGURA 3 Es una imagen representativa de la cara de la pieza de manufactura 103 que ilustra la respectiva superficie 107, la profundidad, tanto de los bordes 108, como de los bajorrelieves 109 de la respectiva cara recorrida con el instrumento de medición 101. FIGURE 3 It is a representative image of the face of the manufacturing part 103 illustrating the respective surface 107, the depth, both of the edges 108, and of the bas-reliefs 109 of the respective face traveled with the measuring instrument 101.
LA FIGURA 4 Es una imagen representativa de la reconstrucción de tridimensional de la pieza de manufactura 103 a partir de las diferentes caras figura 3 después de identificarlas, ordenarlas y unirlas. FIGURE 4 It is a representative image of the three-dimensional reconstruction of the manufacturing part 103 from the different faces Figure 3 after identifying, ordering and joining them.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invención se refiere a un sistema y método para la reconstrucción de imágenes tridimensionales figura 4 de piezas de manufactura 103 de cualquier tamaño, desde piezas de manufactura 103 milimétricas hasta piezas de manufactura 103 de gran tamaño. The present invention relates to a system and method for the reconstruction of three-dimensional images, figure 4 of manufacturing parts 103 of any size, from manufacturing parts 103 millimeters to large manufacturing parts 103.
El sistema incluye la disposición de una serie de aparatos, como son un medio de transportación 100 para un instrumento de medición 101, una zona de inspección 102, la pieza de manufactura 103 y un dispositivo de procesamiento de información 104 y el método para reconstruir las imágenes tridimensionales figura 4 de piezas de manufactura 103 de cualquier tamaño, desde piezas de manufactura 103 milimétricas hasta piezas de manufactura 103 de gran tamaño.
En una modalidad preferente el sistema incluye una superficie firme 200 que minimiza la vibración y que es fija, sobre dicha superficie firme está colocado el medio de transportación 100, que puede ser un brazo mecánico, una grúa, un medio de transporte de tracción, sin ser limitativo, como se puede aplicar en otras modalidades preferidas. The system includes the arrangement of a series of devices, such as a means of transportation 100 for a measuring instrument 101, an inspection area 102, the manufacturing part 103 and an information processing device 104 and the method for reconstructing the Three-dimensional images Figure 4 of manufacturing parts 103 of any size, from manufacturing parts 103 millimeters to large manufacturing parts 103. In a preferred embodiment, the system includes a firm surface 200 that minimizes vibration and is fixed, on said firm surface the transport means 100 is placed, which can be a mechanical arm, a crane, a traction transport means, without be limiting, as can be applied in other preferred modalities.
El medio de transportación 100 es donde es posible montar el instrumento de medición 101 y desplazarlo a los puntos que se requieran entre los 1 y 7 grados de libertad de movimiento que tiene el medio de transportación 100 y que puede ser de operación manual o automática utilizando distintas fuentes de energía para definir también la posición y proyección en el espacio del instrumento de medición 101. The transport means 100 is where it is possible to mount the measuring instrument 101 and move it to the points required between 1 and 7 degrees of freedom of movement that the transport means 100 has and which can be manually or automatically operated using different energy sources to also define the position and projection in the space of the measuring instrument 101.
El instrumento de medición 101 que se encuentra montado en el medio de transportación 100 es un sensor o conjunto de sensores basados en el principio de triangulación láser, que es un principio óptico de reflexión de la luz para obtener la distancia de ancho (X) y profundidad (Z) de la cara figura 3 de la pieza de manufactura 103 con respecto de uno o más puntos de emisión y recepción de la luz generada por el sensor o conjunto de sensores sobre la pieza de manufactura 103, dichos puntos pueden ser emitidos y recibidos desde un instrumento de medición 101 que emita individualmente un punto o una pluralidad de puntos simultáneos o aleatorios. The measuring instrument 101 that is mounted on the transport means 100 is a sensor or set of sensors based on the principle of laser triangulation, which is an optical principle of light reflection to obtain the width distance (X) and depth (Z) of the face figure 3 of the manufacturing part 103 with respect to one or more points of emission and reception of the light generated by the sensor or set of sensors on the manufacturing part 103, said points can be emitted and received from a measuring instrument 101 that individually emits a point or a plurality of simultaneous or random points.
La modalidad preferente del sistema también incluye junto a la superficie firme 200 y al medio de transportación 100, la mesa o zona de inspección 102 que
puede ser fija. Para esta modalidad preferente la pieza de manufactura 103 se encuentra fija en la mesa o zona de inspección 102. The preferred mode of the system also includes, together with the firm surface 200 and the transport means 100, the inspection table or zone 102 which It can be fixed. For this preferred embodiment, the manufacturing part 103 is fixed in the inspection table or zone 102.
La mesa o zona de inspección 102 puede ser móvil como una banda transportadora o algún otro medio que mantenga en movimiento la pieza de manufactura 103, como estaciones móviles del proceso, sin ser limitativos en las opciones móviles. The inspection table or zone 102 can be mobile as a conveyor belt or some other means that keeps the manufacturing part 103 in motion, as mobile stations of the process, without being limited in the mobile options.
En la modalidad preferente la mesa o zona de inspección 102 cuenta con al menos dos puntos de localización 105 para posicionar la pieza de manufactura 103 siempre en la misma posición y orientación definida previamente por el usuario acorde a la morfología, material y aspectos de la pieza de manufactura 103. In the preferred embodiment, the inspection table or zone 102 has at least two location points 105 to position the manufacturing part 103 always in the same position and orientation previously defined by the user according to the morphology, material and aspects of the part of manufacture 103.
En la mesa o zona de inspección 102 se encuentran los elementos de sujeción 106 que coinciden con la ubicación de al menos dos de los puntos de localización 105 para mantener la posición y orientación, los elementos de sujeción 106 son no invasivos y pueden ser de acción manual o automática utilizando diferentes fuentes de energía para evitar deformar la pieza de manufactura 103. In the table or inspection area 102 are the fasteners 106 that coincide with the location of at least two of the location points 105 to maintain the position and orientation, the fasteners 106 are non-invasive and can be of action manual or automatic using different energy sources to avoid deforming the manufacturing part 103.
El método para reconstruir las imágenes tridimensionales figura 4 de piezas de manufactura 103 de cualquier tamaño, desde piezas de manufactura 103 milimétricas hasta piezas de manufactura 103 de gran tamaño de la presente invención en su modalidad preferente consiste en: El paso 300, presentar la base de la pieza de manufactura 103 a los puntos de localización 105 de la mesa o zona de inspección 102 que pueden ser al menos dos puntos de localización 105 para posicionar la pieza de manufactura 103
siempre en la misma posición y orientación definida por el usuario acorde a la morfología, material y aspectos de la pieza de manufactura 103. The method for reconstructing the three-dimensional images is figure 4 of manufacturing parts 103 of any size, from manufacturing parts 103 millimeters to large manufacturing parts 103 of the present invention in its preferred embodiment consists of: Step 300, presenting the base from the manufacturing part 103 to the location points 105 of the inspection table or zone 102 which may be at least two location points 105 to position the manufacturing part 103 always in the same position and orientation defined by the user according to the morphology, material and aspects of the manufacturing part 103.
En una modalidad preferente de la mesa o zona de inspección 102, una vez posicionada la pieza de manufactura 103, en el paso 301 se activa un elemento de sujeción 106, en el paso 302 al menos dos de los puntos de localización 105 coinciden con la ubicación de los elementos de sujeción 106 para mantener la posición y orientación, además de evitar deformar la pieza de manufactura 103. In a preferred embodiment of the inspection table or zone 102, once the manufacturing part 103 is positioned, in step 301 a clamping element 106 is activated, in step 302 at least two of the location points 105 coincide with the location of the fasteners 106 to maintain position and orientation, in addition to avoiding deformation of the manufacturing part 103.
La ubicación de los elementos de sujeción 106 para mantener la posición y orientación es el punto de partida o punto de referencia o coordenadas cero en el algoritmo. The location of the clamping elements 106 to maintain the position and orientation is the starting point or reference point or zero coordinates in the algorithm.
El paso 303 es establecer el punto de partida o punto de referencia o coordenadas cero en el algoritmo para iniciar simultáneamente el desplazamiento del instrumento de medición 101 a través del medio de transporte 100, que en el paso 304 toma como referencia a uno de los puntos de localización 105 y es definido por el usuario. Step 303 is to establish the starting point or reference point or zero coordinates in the algorithm to simultaneously initiate the movement of the measuring instrument 101 through the transport means 100, which in step 304 takes as reference a one of the points location 105 and is user defined.
El medio de transportación 100 del instrumento de medición 101, que tiene una libertad de movimiento de 1 a 7 grados para definir la posición y proyección en el espacio del instrumento de medición 101 desde el punto de partida para iniciar el desplazamiento en el punto de referencia o coordenadas cero. En el paso 305 el instrumento de medición 101 obtiene la distancia de anchoThe transport means 100 of the measuring instrument 101, which has a freedom of movement of 1 to 7 degrees to define the position and projection in the space of the measuring instrument 101 from the starting point to initiate the movement at the reference point or zero coordinates. In step 305 the measuring instrument 101 obtains the width distance
(X) y profundidad (Z) de la cara figura 3 de la pieza de manufactura 103 con respecto de uno o más puntos de emisión y recepción de la luz generada por el
sensor del instrumento de medición 101 sobre la pieza de manufactura 103, dichos puntos se emiten y reciben desde el instrumento de medición 101 individualmente por o una pluralidad de puntos simultáneos o aleatorios. (X) and depth (Z) of the face figure 3 of the manufacturing part 103 with respect to one or more points of emission and reception of the light generated by the sensor of the measuring instrument 101 on the manufacturing part 103, said points are emitted and received from the measuring instrument 101 individually by or a plurality of simultaneous or random points.
Al encontrarse o presentar la pieza de manufactura 103 debidamente posicionada y orientada en el punto de partida o punto de referencia o coordenadas cero como en el paso 300 del algoritmo de la mesa o zona de inspección 102, sigue el paso 303 donde el medio de transportación 100 inicia el desplazamiento trasladando o desplazando al instrumento de medición 101 a la posición y a la dirección adecuada para realizar la proyección del luz generada por el sensor. When the manufacturing part 103 is properly positioned and oriented and oriented at the starting point or reference point or zero coordinates as in step 300 of the algorithm of the table or inspection area 102, follow step 303 where the means of transportation 100 starts the movement by moving or moving the measuring instrument 101 to the appropriate position and direction to perform the projection of the light generated by the sensor.
Se inicia el paso 306, el envío de información, que son las coordenadas o posicionamiento del instrumento de medición 101 desde su proyección de luz del sensor proporcionadas por el medio de transportación 100 y, los datos de ancho (X) y profundidad (Z) del instrumento de medición 101 con respecto de sí mismo. Una vez posicionada la dirección de proyección de luz del sensor o de la pluralidad de sensores de al menos un instrumento de medición 101 en el punto de partida de inspección de la pieza de manufactura 103, sigue el paso 307, se valida que la pieza de manufactura 103 se encuentra posicionada y orientada en la mesa o zona de inspección 102, la información de posicionamiento y proyección proporcionada por el medio de transportación 100, además del ancho (X) y profundidad (Z) proporcionadas por el instrumento de medición 101 que en el paso
308 conforman las dimensiones de la pieza de manufactura 103 a ser inspeccionada. Step 306, the sending of information, which are the coordinates or positioning of the measuring instrument 101 from its projection of sensor light provided by the transport means 100 and, the width (X) and depth (Z) data is initiated of the measuring instrument 101 with respect to itself. Once the light projection direction of the sensor or the plurality of sensors of at least one measuring instrument 101 is positioned at the inspection starting point of the manufacturing part 103, follow step 307, it is validated that the Manufacturing 103 is positioned and oriented in the inspection table or zone 102, the positioning and projection information provided by the means of transportation 100, in addition to the width (X) and depth (Z) provided by the measuring instrument 101 which in step 308 conform the dimensions of the manufacturing part 103 to be inspected.
Las dimensiones de la pieza de manufactura 103, son muy particulares, dependiendo de la morfología de cada pieza de manufactura 103, por lo que podrán ser proporcionadas manualmente o automáticamente para limitar el recorrido o una pluralidad de recorridos definidos para el medio de transporte, así como la proyección y altura con respecto de la cara figura 3 de la pieza de manufactura 103 del sensor o la pluralidad de sensores del instrumento de medición 101 o la pluralidad de instrumentos de medición 101. Paso 309, al termino de la validación de información, que son las respectivas coordenadas de la pieza de manufactura 103, de la mesa o zona de inspección 102 y del medio de transportación 100, se activa el medio de transportación 100 que mueve al instrumento de medición 101 realizando un recorrido por la superficie de la pieza de manufactura 103, siguiendo una trayectoria definida de manera manual o automática acorde a las dimensiones de la pieza de manufactura 103. The dimensions of the manufacturing part 103, are very particular, depending on the morphology of each manufacturing part 103, so they can be provided manually or automatically to limit the route or a plurality of routes defined for the means of transport, as well such as the projection and height with respect to the face figure 3 of the manufacturing part 103 of the sensor or the plurality of sensors of the measuring instrument 101 or the plurality of measuring instruments 101. Step 309, at the end of the information validation, which are the respective coordinates of the manufacturing part 103, of the inspection table or zone 102 and of the transportation means 100, the transportation means 100 that moves the measuring instrument 101 is activated by taking a tour of the surface of the piece of manufacturing 103, following a path defined manually or automatically according to the dimensions of the manufacturing part 103.
Paso 310. Durante todos los recorridos, el medio de transportación 100 proporciona las coordenadas de la posición del instrumento de medición 101 y su respectiva proyección de luz del o los sensores y proporciona las coordenadas de ancho (X) y profundidad (Z) de la cara figura 3 de la pieza de manufactura 103 en la que se proyecta la luz que puede ser un haz o un punto desde el sensor del instrumento de medición 101.
Cada una de las caras figura 3 de la pieza se van conformando, ilustrando su respectiva superficie 107, la profundidad, que marca tanto de los bordes 108, como de los bajorrelieves 109 de la respectiva cara figura 3 recorrida con el instrumento de medición 101. Paso 311, los datos se procesan concatenando la relación de las coordenadas proporcionadas por el instrumento de medición 101 con respecto a las coordenadas del medio de transportación 100 y éste a su vez tomando en cuenta las coordenadas de la referencia geométrica y espacial, que es el punto de partida o punto de referencia o coordenadas cero, para iniciar el desplazamiento. Paso 312, el conjunto de los datos proporciona la nube de datos que son cada uno de los puntos detectados por el sensor del instrumento de medición 101 y que procesados en con el algoritmo conforman como resultado el modelo tridimensional figura 4 de la pieza de manufactura 103. Step 310. During all the routes, the transport means 100 provides the coordinates of the position of the measuring instrument 101 and its respective light projection of the sensor (s) and provides the width (X) and depth (Z) coordinates of the face figure 3 of the manufacturing part 103 on which the light that can be a beam or a point is projected from the sensor of the measuring instrument 101. Each of the faces 3 of the piece are formed, illustrating their respective surface 107, the depth, which marks both the edges 108, and the bas-reliefs 109 of the respective face figure 3 traveled with the measuring instrument 101. Step 311, the data is processed by concatenating the relationship of the coordinates provided by the measuring instrument 101 with respect to the coordinates of the transportation means 100 and this in turn taking into account the coordinates of the geometric and spatial reference, which is the starting point or reference point or zero coordinates, to start the movement. Step 312, the data set provides the data cloud that are each of the points detected by the sensor of the measuring instrument 101 and that processed in the algorithm as a result form the three-dimensional model Figure 4 of the manufacturing part 103 .
A partir del algoritmo que conforma la información que proporcionan en el paso 310, el instrumento de medición 101, que serían un punto o una pluralidad de puntos tomados de la respectiva cara figura 3 de la pieza de manufactura 103 y que serían el ancho (X) y la profundidad (Z) de la cara figura 3 de la pieza de manufactura 103 con respecto al instrumento de medición 101 y, el medio de transportación 100 que indica la ubicación y orientación espacial (Y + X + Z) del instrumento de medición 101 en cada traslado del medio de transportación 100, para que a su vez el instrumento de medición 101 permanezca entregando un punto o una pluralidad de puntos de la cara figura 3 de la pieza de manufactura
103, hasta el límite del traslado o pluralidad de traslados del medio de transportación 100 y conformar una serie de pluralidad de puntos que representan un modelo tridimensional figura 4 de la cara figura 3 de la^pieza de manufactura 103 o de una sección de la cara figura 3 de la pieza de manufactura 103, esto es el conjunto de coordenadas que pueden integrarse en vectores o matrices, conformando la nube de puntos o coordenadas que representa el modelo tridimensional figura 4 de cada cara figura 3 de la pieza de manufactura 103, esto es el conjunto de coordenadas que pueden integrarse en vectores o matrices, conformando la nube de puntos o coordenadas a través de algoritmo resultando en la representación del modelo tridimensional figura 4 del paso 312 de cada cara figura 3 de la pieza de manufactura 103. From the algorithm that forms the information provided in step 310, the measuring instrument 101, which would be a point or a plurality of points taken from the respective face figure 3 of the manufacturing piece 103 and that would be the width (X ) and the depth (Z) of the face figure 3 of the manufacturing part 103 with respect to the measuring instrument 101 and, the transport means 100 indicating the location and spatial orientation (Y + X + Z) of the measuring instrument 101 at each transfer of the transport means 100, so that in turn the measuring instrument 101 remains delivering a point or a plurality of points on the face figure 3 of the manufacturing part 103, up to the limit of the transfer or plurality of transfers of the transport means 100 and form a series of plurality of points representing a three-dimensional model figure 4 of the face figure 3 of the manufacturing part 103 or a section of the face Figure 3 of the manufacturing part 103, this is the set of coordinates that can be integrated into vectors or matrices, forming the cloud of points or coordinates that represents the three-dimensional model Figure 4 of each face Figure 3 of the manufacturing part 103, this It is the set of coordinates that can be integrated into vectors or matrices, forming the cloud of points or coordinates through algorithm resulting in the representation of the three-dimensional model Figure 4 of step 312 of each face Figure 3 of the manufacturing piece 103.
Teniendo la orientación de cada cara figura 3 de la pieza de manufactura 103 en términos de cuaterniones, se relacionan o identifican cada una de las caras figura 3 o secciones de la pieza de manufactura 103, cada cuaternión indica la orientación espacial de cada cara figura 3 de la pieza de manufactura 103. Having the orientation of each face figure 3 of the manufacturing part 103 in terms of quaternions, each of the faces figure 3 or sections of the manufacturing part 103 are related or identified, each quaternion indicates the spatial orientation of each face figure 3 of the manufacturing part 103.
Un cuaternión unitario, tiene cuatro parámetros o componentes, el término escalar y los términos o componentes vectoriales, también es un indicador que identifica cómo va a transformar la posición de un punto cuando lo has rotado con respecto a una línea recta θ° ó proyección. Al contar con todas las series de líneas conformadas con los puntos de cada una de las caras figura 3 de la pieza de manufactura 103 y multiplicarlos matricialmente, por sus respectivos cuaterniones, por el conjugado del cuaternión y sumando una matriz de compensación, de tal forma que las aristas 110 de cada cara figura 3 coincidan y se obtiene la ubicación
y orientación deseada de cada una de las caras figura 3 de la pieza de manufactura 103 tomada por el instrumento de medición 101, haciendo adicionalmente la regresión para conformar la nube de puntos que representa el modelo tridimensional figura 4 de la pieza de manufactura 103 con todas sus características morfológicas, es decir, con todas y cada una de las caras figura 3 de la pieza de manufactura 103 orientadas posicionadas y unidas en la ubicación correspondiente. A unit quaternion, has four parameters or components, the term scalar and vector terms or components, is also an indicator that identifies how you will transform the position of a point when you have rotated it with respect to a straight line θ ° or projection. By having all the series of lines formed with the points of each of the faces, figure 3 of the manufacturing piece 103 and multiply them matrixally, by their respective quaternions, by the quaternion conjugate and adding a compensation matrix, in such a way that the edges 110 of each face figure 3 match and the location is obtained and desired orientation of each of the faces figure 3 of the manufacturing part 103 taken by the measuring instrument 101, additionally making the regression to form the point cloud representing the three-dimensional model figure 4 of the manufacturing part 103 with all its morphological characteristics, that is to say, with each and every one of the faces, figure 3 of the manufactured piece 103 positioned and joined in the corresponding location.
La matriz de compensación es de n renglones por 4 columnas, y se calcula con la diferencia de la distancia que exista entre las aristas 110 a unir de las respectivas caras figura 3 de la pieza de manufactura 103. La regresión es una técnica estadística que consiste en obtener la función cuya gráfica ajuste de la mejor forma posible, es decir, con la mínima suma de errores, a un conjunto de puntos dados para sacar la sábana o modelo tridimensional figura 4. The compensation matrix is n lines by 4 columns, and is calculated with the difference in the distance between the edges 110 to be joined of the respective faces figure 3 of the manufacturing piece 103. Regression is a statistical technique that consists in obtaining the function whose graph fits in the best possible way, that is, with the minimum sum of errors, to a set of points given to take out the sheet or three-dimensional model figure 4.
El conjunto de coordenadas integrado en vectores o matrices, es manejado por un dispositivo de procesamiento de información 104 que las integra. El dispositivo de procesamiento de información 104 recibe, maneja, almacena, reconoce o valida, los datos para ejecutar el algoritmo, realiza comparaciones, presenta resultados y los comunica entre el medio de transportación 100, el instrumento de medición 101, la mesa o zona de inspección 102 que continúan interactuando para construir el modelo tridimensional figura 4. The set of coordinates integrated in vectors or matrices, is managed by an information processing device 104 that integrates them. The information processing device 104 receives, manages, stores, recognizes or validates, the data to execute the algorithm, makes comparisons, presents results and communicates them between the means of transportation 100, the measuring instrument 101, the table or zone of inspection 102 that continue to interact to build the three-dimensional model Figure 4.
El dispositivo de procesamiento de información 104, es capaz de ejecutar el algoritmo que permita analizar o evaluar de manera comparativa el modelo
tridimensional figura 4 de la pieza de manufactura 103 respecto a la información proporcionada de manera manual o automática del modelo tridimensional figura 4 original de la pieza de manufactura 103, o sea, el patrón o archivo fuente. Debiendo considerar para dicho comparativo la tolerancia dimensional del modelo original de la pieza de manufactura 103, que puede ser proporcionada de manera manual o automática por el usuario. The information processing device 104 is capable of executing the algorithm that allows the model to be analyzed or evaluated comparatively three-dimensional figure 4 of the manufacturing part 103 with respect to the information provided manually or automatically of the original three-dimensional model figure 4 of the manufacturing part 103, that is, the source pattern or file. Considering for this comparison the dimensional tolerance of the original model of the manufacturing part 103, which can be provided manually or automatically by the user.
Una segunda modalidad deseable es donde el sistema incluye la disposición de una serie de aparatos, como son un medio de transportación 100 para un instrumento de medición 101, la pieza de manufactura 103 y un dispositivo de procesamiento de información 104 y el método para reconstruir las imágenes tridimensionales figura 4 de piezas de manufactura 103 de cualquier tamaño, desde piezas de manufactura 103 milimétricas hasta piezas de manufactura 103 de gran tamaño. A second desirable mode is where the system includes the arrangement of a series of devices, such as a means of transportation 100 for a measuring instrument 101, the manufacturing part 103 and an information processing device 104 and the method for reconstructing the Three-dimensional images Figure 4 of manufacturing parts 103 of any size, from manufacturing parts 103 millimeters to large manufacturing parts 103.
En la segunda modalidad deseable, la pieza de manufactura 103, el medio de transporte 100, la posición y dirección de proyección de la luz del sensor o de una pluralidad de sensores pueden ser fijas o móviles. Específicamente el medio de transporte 100 puede ser un brazo mecánico, una grúa, un medio de transporte de tracción, sin ser limitativo, o sea puede estar en una superficie móvil, además la pieza de manufactura 103 puede estar orientada, posicionada y fija, pero sin los medios de sujeción, porque estaría instalada, es decir el sistema se puede en campo para hacer tomas de piezas de manufactura 103 de gran tamaño.
In the second desirable embodiment, the manufacturing part 103, the transport means 100, the position and direction of projection of the sensor light or a plurality of sensors can be fixed or mobile. Specifically, the transport means 100 can be a mechanical arm, a crane, a traction transport means, without being limiting, that is, it can be on a moving surface, in addition the manufacturing part 103 can be oriented, positioned and fixed, but without the fastening means, because it would be installed, that is, the system can be used in the field to make shots of large manufacturing parts 103.
Claims
1. Un sistema para la reconstrucción de imágenes tridimensionales de piezas de manufactura de cualquier tamaño caracterizado porque el sistema incluye la disposición de una serie de aparatos, como son un medio de transportación para un instrumento de medición, una zona de inspección, la pieza de manufactura y un dispositivo de procesamiento de información. 1. A system for the reconstruction of three-dimensional images of manufacturing parts of any size characterized in that the system includes the arrangement of a series of devices, such as a means of transportation for a measuring instrument, an inspection area, the part of manufacturing and an information processing device.
En donde el medio de transportación, que puede ser un brazo mecánico entre 1 y 7 grados de libertad de movimiento, una grúa, un medio de transporte de tracción, que puede ser de operación manual o automática utilizando distintas fuentes de energía, en donde es posible montar el instrumento de medición para definir la posición y proyección en el espacio del instrumento de medición. Where the means of transportation, which can be a mechanical arm between 1 and 7 degrees of freedom of movement, a crane, a means of traction transport, which can be manually or automatically operated using different energy sources, where it is It is possible to mount the measuring instrument to define the position and projection in the space of the measuring instrument.
En donde el instrumento de medición es un sensor o conjunto de sensores basados en el principio de triangulación láser, para obtener la distancia de ancho y profundidad de la pieza de manufactura con respecto de uno o más puntos de emisión y recepción de la luz generada por el sensor o conjunto de sensores, dichos puntos pueden ser emitidos y recibidos desde un instrumento de medición que emita individualmente un punto o una pluralidad de puntos simultáneos o aleatorios.
En donde la zona de inspección es fija como una mesa o móvil como una banda transportadora o algún otro medio que mantenga en movimiento la pieza de manufactura, como estaciones móviles del proceso, cuenta con al menos dos puntos de localización y al menos dos elementos de sujeción que son no invasivos y pueden ser de acción manual o automática utilizando diferentes fuentes de energía para evitar deformar la pieza de manufactura y que coinciden con los puntos de localización para posicionar la pieza de manufactura siempre en la misma posición y orientación definida previamente por el usuario acorde a la morfología, material y aspectos de la pieza de manufactura. Where the measuring instrument is a sensor or set of sensors based on the principle of laser triangulation, to obtain the distance of width and depth of the manufacturing part with respect to one or more points of emission and reception of the light generated by the sensor or set of sensors, said points can be emitted and received from a measuring instrument that individually emits a point or a plurality of simultaneous or random points. Where the inspection area is fixed as a table or mobile as a conveyor belt or some other means that keeps the manufacturing part moving, as mobile stations of the process, has at least two location points and at least two elements of fasteners that are non-invasive and can be manually or automatically operated using different energy sources to avoid distorting the manufacturing part and that coincide with the location points to position the manufacturing part always in the same position and orientation previously defined by the user according to the morphology, material and aspects of the manufacturing part.
En donde la pieza de manufactura es de cualquier tamaño desde milimétrica hasta piezas de manufactura de gran tamaño. Where the manufacturing part is of any size from millimeter to large manufacturing parts.
En donde el dispositivo de procesamiento de información es capaz de ejecutar el algoritmo que permita analizar o evaluar de manera comparativa el modelo tridimensional de la pieza de manufactura respecto a la información proporcionada de manera manual o automática del patrón o archivo fuente y que recibe, maneja, almacena, reconoce o valida, los datos para ejecutar el algoritmo, realiza comparaciones, presenta resultados y los comunica entre el medio de transportación, el instrumento de medición, la mesa o zona de inspección que continúan interactuando para construir el modelo tridimensional.
Where the information processing device is capable of executing the algorithm that allows analyzing or comparatively evaluating the three-dimensional model of the manufacturing piece with respect to the information provided manually or automatically from the source pattern or file and that it receives, handles , stores, recognizes or validates, the data to execute the algorithm, makes comparisons, presents results and communicates them between the means of transportation, the measuring instrument, the table or inspection area that continue to interact to build the three-dimensional model.
2. Un sistema para la reconstrucción de imágenes tridimensionales de piezas de manufactura de cualquier tamaño de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque el sistema incluye una superficie firme que minimiza la vibración y que es fija donde está colocado el medio de transportación. 2. A system for the reconstruction of three-dimensional images of manufacturing parts of any size according to claim 1 characterized in that the system includes a firm surface that minimizes vibration and is fixed where the transportation means is placed.
3. Un sistema para la reconstrucción de imágenes tridimensionales de piezas de manufactura de cualquier tamaño de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque el sistema incluye al medio de transportación es donde es posible montar el instrumento de medición y desplazarlo a los puntos que se requieran entre los 1 y 7 grados de libertad de movimiento que tiene el medio de transportación para definir también la posición y proyección en el espacio del instrumento de medición. 3. A system for the reconstruction of three-dimensional images of manufacturing parts of any size according to claim 1 characterized in that the system includes the means of transportation is where it is possible to mount the measuring instrument and move it to the required points between the 1 and 7 degrees of freedom of movement of the means of transportation to also define the position and projection in the space of the measuring instrument.
4. Un sistema para la reconstrucción de imágenes tridimensionales de piezas de manufactura de cualquier tamaño de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque el instrumento de medición obtiene la distancia de ancho y profundidad de la cara de la pieza de manufactura con respecto de uno o más puntos de emisión y recepción de la luz generada por el sensor o conjunto de sensores sobre la pieza de manufactura, dichos puntos pueden ser emitidos y recibidos desde un instrumento de medición que emita individualmente un punto o una pluralidad de puntos simultáneos o aleatorios. 4. A system for the reconstruction of three-dimensional images of manufacturing parts of any size according to claim 1 characterized in that the measuring instrument obtains the distance of width and depth of the face of the manufacturing part with respect to one or more emission and reception points of the light generated by the sensor or set of sensors on the manufacturing part, said points can be emitted and received from a measuring instrument that individually emits a point or a plurality of simultaneous or random points.
5. Un sistema para la reconstrucción de imágenes tridimensionales de piezas de manufactura de cualquier tamaño de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque la zona de inspección es fija o móvil y cuenta con al
menos dos puntos de localización y al menos dos elementos de sujeción no invasivos y de acción manual o automática utilizando diferentes fuentes de energía para evitar deformar la pieza de manufactura y que coinciden con los puntos de localización. 5. A system for the reconstruction of three-dimensional images of manufacturing parts of any size in accordance with claim 1 characterized in that the inspection area is fixed or mobile and has at At least two location points and at least two non-invasive fasteners and manual or automatic action using different energy sources to avoid distorting the manufacturing part and matching the location points.
6. Un sistema para la reconstrucción de imágenes tridimensionales de piezas de manufactura de cualquier tamaño de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque el dispositivo de procesamiento de información es capaz de ejecutar el algoritmo que permite evaluar de manera comparativa el modelo tridimensional del patrón o archivo fuente de la pieza de manufactura respecto a la información proporcionada de manera manual o automática que recibe de la intercomunicación entre los elementos del sistema que continúan interactuando para construir el modelo tridimensional. A system for the reconstruction of three-dimensional images of manufacturing parts of any size in accordance with claim 1 characterized in that the information processing device is capable of executing the algorithm that allows the three-dimensional model of the pattern or file to be evaluated comparatively. source of the manufacturing part regarding the information provided manually or automatically that it receives from the intercom between the elements of the system that continue to interact to build the three-dimensional model.
7. Un método para la reconstrucción de imágenes tridimensionales de piezas de manufactura de cualquier tamaño caracterizado por que comprende: Presentar la base de la pieza de manufactura a los puntos de localización de la mesa o zona de inspección para posicionar la pieza de manufactura siempre en la misma posición y orientación. 7. A method for the reconstruction of three-dimensional images of manufacturing pieces of any size characterized in that it comprises: Presenting the base of the manufacturing part to the location points of the table or inspection area to position the manufacturing part always in The same position and orientation.
Activar los elementos de sujeción en al menos dos de los puntos de localización Activate the fasteners at at least two of the location points
Hacer coincidir al menos dos puntos de localización con la ubicación de los elementos de sujeción para mantener la posición y orientación de la pieza de
manufactura donde la ubicación de los elementos de sujeción es el punto de partida o punto de referencia o coordenadas cero en el algoritmo. Match at least two location points with the location of the fasteners to maintain the position and orientation of the workpiece. manufacturing where the location of the fasteners is the starting point or reference point or zero coordinates in the algorithm.
Establecer el punto de partida o punto de referencia o coordenadas cero en el algoritmo para iniciar simultáneamente el desplazamiento del instrumento de medición a través del medio de transporte Establish the starting point or reference point or zero coordinates in the algorithm to simultaneously initiate the movement of the measuring instrument through the means of transport
Tomar como referencia a uno de los puntos de localización que es definido por el usuario. Take as reference a location point that is defined by the user.
Obtener la distancia de ancho y profundidad de la cara de la pieza de manufactura con respecto de uno ó más puntos de emisión y recepción de la luz generada por el sensor del instrumento de medición. Obtain the distance of width and depth of the face of the manufacturing part with respect to one or more points of emission and reception of the light generated by the sensor of the measuring instrument.
Iniciar el envío de información de las coordenadas o posicionamiento del instrumento de medición desde su proyección de luz del sensor y de los datos de ancho y profundidad del instrumento de medición con respecto de sí mismo. Start sending information on the coordinates or positioning of the measuring instrument from its projection of sensor light and the width and depth data of the measuring instrument with respect to itself.
Validar que la pieza de manufactura se encuentra posicionada y orientada en la mesa o zona de inspección, validar la información de posicionamiento y proyección proporcionada por el medio de transportación, además del ancho y profundidad proporcionadas por el instrumento de medición, que son las respectivas coordenadas de la pieza de manufactura, de la mesa o zona de inspección y del medio de transportación. Validate that the manufacturing part is positioned and oriented on the table or inspection area, validate the positioning and projection information provided by the means of transportation, in addition to the width and depth provided by the measuring instrument, which are the respective coordinates of the manufacturing part, of the inspection table or zone and of the means of transportation.
Conformar las dimensiones de la pieza de manufactura a ser inspeccionada.
Activar el medio de transportación que mueve al instrumento de medición realizando un recorrido o una pluralidad de recorridos por la superficie de la pieza de manufactura siguiendo una trayectoria definida de manera manual o automática acorde a las dimensiones de la pieza de manufactura para ilustrar cada una de las caras de la pieza que se van conformando, ilustrando su respectiva superficie, la profundidad, que marca tanto de los bordes, como de los bajorrelieves de la respectiva cara recorrida con el instrumento de medición. Conform the dimensions of the manufacturing part to be inspected. Activate the means of transportation that moves the measuring instrument by making a route or a plurality of routes along the surface of the manufacturing part following a path defined manually or automatically according to the dimensions of the manufacturing part to illustrate each of the faces of the piece that are formed, illustrating their respective surface, the depth, which marks both the edges, and the bas-reliefs of the respective face traveled with the measuring instrument.
Procesar los datos concatenando la relación de las coordenadas proporcionadas por el instrumento de medición con respecto a las coordenadas del medio de transportación y éste a su vez tomando en cuenta las coordenadas de la referencia geométrica y espacial. Process the data by concatenating the relationship of the coordinates provided by the measuring instrument with respect to the coordinates of the means of transportation and this in turn taking into account the coordinates of the geometric and spatial reference.
Proporcionar la nube de datos que son cada uno de los puntos detectados por el sensor del instrumento de medición y que procesados en con el algoritmo conforman como resultado el modelo tridimensional de la pieza de manufactura. Provide the cloud of data that are each of the points detected by the sensor of the measuring instrument and that processed in with the algorithm make up the three-dimensional model of the manufacturing part.
8. Un método para la reconstrucción de imágenes tridimensionales de piezas de manufactura de cualquier tamaño de conformidad con la reivindicación 7 caracterizado por que ejecuta un algoritmo que conforma la información que proporcionan el instrumento de medición con respecto sí mismo, el medio de transportación que indica la ubicación y orientación espacial del instrumento de medición en cada traslado para que a su vez el instrumento de medición permanezca entregando un punto o una pluralidad de puntos de la cara de la pieza de manufactura, hasta el límite del traslado o pluralidad de traslados
del medio de transportación y conformar una serie de pluralidad de puntos que representan un modelo tridimensional de la cara de la pieza de manufactura o de una sección de la cara de la pieza de manufactura, esto es el conjunto de coordenadas que pueden integrarse en vectores o matrices, conformando la nube de puntos o coordenadas que representa el modelo tridimensional de cada cara de la pieza de manufactura, esto es el conjunto de coordenadas que pueden integrarse en vectores o matrices, conformando la nube de puntos o coordenadas a través de algoritmo resultando en la representación del modelo tridimensional de la pieza de manufactura. A method for the reconstruction of three-dimensional images of manufacturing parts of any size in accordance with claim 7 characterized in that it executes an algorithm that forms the information provided by the measuring instrument with respect to itself, the means of transportation that indicates the location and spatial orientation of the measuring instrument at each transfer so that the measuring instrument remains in turn delivering a point or a plurality of points on the face of the manufacturing part, up to the limit of the transfer or plurality of transfers of the means of transportation and forming a series of plurality of points representing a three-dimensional model of the face of the manufacturing part or of a section of the face of the manufacturing part, this is the set of coordinates that can be integrated into vectors or matrices, forming the cloud of points or coordinates that represents the three-dimensional model of each face of the manufacturing piece, this is the set of coordinates that can be integrated into vectors or matrices, forming the cloud of points or coordinates through algorithm resulting in the representation of the three-dimensional model of the manufacturing part.
9. Un método para la reconstrucción de imágenes tridimensionales de piezas de manufactura de cualquier tamaño de conformidad con la reivindicación 7 y 8 caracterizado por que teniendo la orientación de cada cara de la pieza de manufactura se relacionan o identifican cada una de las caras o secciones de la pieza de manufactura contando con todas las series de líneas conformadas con los puntos de cada una de las caras de la pieza de manufactura de tal forma que las aristas de cada cara coincidan y se obtiene la ubicación y orientación deseada de cada una de las caras de la pieza de manufactura tomada por el instrumento de medición, debiendo considerar el comparativo y la tolerancia dimensional del modelo original de la pieza de manufactura para conformar la nube de puntos que representa el modelo tridimensional de la pieza de manufactura con todas sus características morfológicas orientadas posicionadas y unidas en la ubicación correspondiente.
9. A method for the reconstruction of three-dimensional images of manufacturing parts of any size in accordance with claim 7 and 8 characterized in that having the orientation of each face of the manufacturing part each of the faces or sections are related or identified of the manufacturing piece with all the series of lines formed with the points of each of the faces of the manufacturing piece in such a way that the edges of each face coincide and the desired location and orientation of each of the faces of the manufacturing part taken by the measuring instrument, considering the comparative and dimensional tolerance of the original model of the manufacturing part to form the cloud of points that represents the three-dimensional model of the manufacturing part with all its morphological characteristics oriented positioned and joined in the corresponding location.
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